Кіріспе

Өрт сөндіруге қолданылатын көбік – өртті сөндіру үшін пайдаланылатын көбік. Оның міндеті – отты салқындату және отынды қаптау арқылы оның оттегімен жанасуын болдырмау, соның нәтижесінде жану процесін тоқтату. Өрт сөндіру көбігін 1902 жылы орыс инженері және химигі Александр Лоран ойлап тапқан. Қолданылатын беттік белсенді заттар 1%-дан төмен концентрацияда көбік түзуі керек. Өрт сөндіру көбіктерінің басқа құрамына органикалық еріткіштер (мысалы, триметил триметиленгликоль және гексиленгликоль), көбік тұрақтандырғыштар (мысалы, лаврил спирті) және коррозияға қарсы ингибиторлар жатады.

Шолу

Төмен кеңеюші көбіктер, мысалы сулы қабық түзеуші көбіктер (AFFF), 20-дан кем кеңею коэффициентіне ие, төмен тұтқырлықты, жылдам қозғалмалы және үлкен аумақтарды жылдам жабуға қабілетті. Орташа кеңеюші көбіктердің кеңею коэффициенті 20–200 аралығында болады. Жоғары кеңеюші көбіктердің кеңею коэффициенті 200–1000-нан асады және жылдам толтыру қажет болған ангарлар сияқты жабық кеңістіктерге жарамды. Алкогольге төзімді көбіктер, жану беті мен көбік арасына қорғаныш қабат түзеп, жанған отындағы спирттердің көбікті бұзуына жол бермейтін полимерді қамтиды. Алкогольге төзімді көбіктер оттегілі заттар қосылған отындардың, мысалы, метил-трет-бутил эфирінің (MTBE) немесе полярлы еріткіштер негізіндегі немесе құрамындағы сұйықтардың өртін сөндіру үшін қолданылады.

А класындағы көбіктер

А класындағы көбіктер 1980 жылдардың ортасында дала өрттерін сөндіру үшін жасалған. А класындағы көбіктер судың беттік кернеуін төмендетіп, судың көбікке сіңуіне және тоюына көмектеседі. Ол тереңге еніп, қызыл қорларды сөндіреді. Бұл өрттің таралуын тоқтатуға және қайта тұтанбауға көмектеседі. Жақсы нәтижелер оны А класындағы өрттердің басқа түрлерін сөндіруде қолдануға, соның ішінде ғимараттардағы өрттерді сөндіруде пайдалануға мүмкіндік берді.

B класындағы көбіктер

B класындағы көбіктер тұтанғыш сұйықтықтардан туындайтын B класындағы өрттерді сөндіру үшін жасалған. A класындағы көбікті B класындағы өртке қолдану болжамсыз салдарға алып келуі мүмкін, себебі A класындағы көбіктер тұтанғыш сұйықтықтардың бөліп шығаратын жарылғыш буларын тоқтатуға арналмаған. B класындағы көбіктердің екі негізгі түрі бар.

Синтетикалық көбіктер

Синтетикалық көбіктер синтетикалық беттік белсенді заттарға негізделген. Олар көмірсутекті сұйықтықтардың бетінде жақсырақ ағып, таралып, жалынды жылдам сөндіруге мүмкіндік береді. Олардың өрттен кейінгі қауіпсіздігі шектеулі және жер асты суларын ластайтын улы заттар болып табылады. Сулы қабықша түзегіш көбіктер (AFFF) су негізінде жасалған және көбінесе натрий алкил сульфаты сияқты көмірсутекті беттік белсенді заттарды, сондай-ақ фтортеломерлер, перфтороктано қышқылы (PFOA) немесе перфтороктансульфон қышқылы (PFOS) сияқты фторлы беттік белсенді заттарды қамтиды. Алкогольге төзімді сулы қабықша түзегіш көбіктер (AR AFFF) спирттердің әсеріне төзімді және қорғаныш қабықша құрай алады. Фторсыз көбіктер (FFF, сондай-ақ F3 деп те аталады) көбінесе көмірсутекті беттік белсенді заттарға негізделген және қандай да бір фторлы беттік белсенді заттардан таза.

Белсенді көбіктер

Ақуызды көбіктерде көбіктің құрамында табиғи ақуыздар болады. Синтетикалық көбіктерден өзгеше, ақуызды көбіктер биоразлаган болады. Олар баяу ағып, жайылады, бірақ ыстыққа төзімді және берік көбік қабатын қамтамасыз етеді. Ақуызды көбіктерге қалыпты ақуызды көбік (P), флюоропротеин көбігі (FP) (ақуызды көбік пен фторлы беттік белсенді заттардың қоспасы), пленка түзеуші флюоропротеин (FFFP), спиртке төзімді флюоропротеин көбігі (AR FP) және спиртке төзімді пленка түзеуші флюоропротеин (AR FFFP) жатады.

Қолданбалар

Қуақтың әр түрі өзінің қолданыс аймағына ие. Жоғары кеңеюге ие көбіктер, мысалы, жертөле немесе ангар сияқты жабық кеңістікті жылдам толтыру қажет болғанда қолданылады. Төмен кеңеюге ие көбіктер жанған сұйықтықтарды сөндіруге қолданылады. AFFF реактивтік отын төгілген кезде ең жақсы нәтиже береді, FFFP жанған отынның тереңдірек жиналуы мүмкін жағдайларда тиімдірек, ал AR AFFF жанған спирттерге қолдануға жарамды. Жоғары өнімді FFF көбіктері AFFF және AFFF AR-ға түрлі қолданыстарда тиімді балама болып табылады. AR AFFF немесе AR FFFP ең жоғары икемділікті қамтамасыз етеді. AR AFFF оттегі қосылған бензин қолданылатын жерлерде міндетті түрде қолданылуы керек, себебі спирттер FFFP көбігі мен бензин арасындағы пленканың қалыптасуына кедері келтіреді, көбіктің құрылымын бұзады және FFFP көбігін тиімсіз етеді.

Тарих

Су ұзақ уақыттан бері өртті сөндірудің әмбебап құралы болып келген, бірақ барлық жағдайларда ең жақсысы емес. Мысалы, су мұнай өртінде тиімсіз және қауіпті болуы мүмкін. Мұнай өрттерін сөндіру үшін өрт сөндіру көбіктері жасалды. 1902 жылы орыс инженері және химигі Александр Лоран тұтанғыш сұйықтықты көбікпен жауып, өртті сөндіру әдісін енгізді. Лоран сол кездегі Ресейдің мұнай өнеркәсібінің орталығы болған Баку қаласындағы мектепте мұғалім болған. Ол жердегі мұнай өртін сөндірудің қиындығына куә болғаннан кейін, Лоран оларды тиімді сөндіретін сұйық зат табуға тырысты. Ол 1902 және 1903 жылдары тәжірибелерде сәтті сынақтан өткен өрт сөндіру көбігін ойлап тапты. Алғашқы көбік – екі ұнтақ пен көбік генераторында жасалған судың қоспасы болды. Оны химиялық көбік деп атады, себебі оның жасалуы химиялық әрекетке байланысты. Әдетте, қолданылған ұнтақтар – натрий бикарбонаты мен алюминий сульфаты, ал көпіршіктерді тұрақтандыру үшін шашырандыларды азайту үшін аздаған мөлшерде сапонин немесе лакрица қосылды. Қолмен ұсталатын өрт сөндіргіштерде де сол екі химиялық зат ерітінді түрінде қолданылды. Өрт сөндіргішті іске қосу үшін пломба бұзылып, құрылғы кері бұрылатын, сұйықтықтардың араласып, реакцияға түсуіне мүмкіндік беретін. Химиялық көбік – көмірқышқыл газы бар ұсақ көпіршіктердің тұрақты ерітіндісі, ол мұнай мен судан төмен тығыздыққа ие және тегіс беттерді жабуға қабілетті. Ол жанған сұйықтықтан жеңіл болғандықтан, сұйықтық бетінде еркін ағып, отты жабу арқылы (оттекті алып тастау/қорғау) сөндіреді. Химиялық көбік қазіргі кезде ескірген деп есептеледі, себебі тіпті кішкентай өрттер үшін де көптеген ұнтақ контейнерлері қажет. 1940 жылдары Перси Лавон Джулиан аэрокөбік деп аталатын көбіктің жақсартылған түрін жасады. Механикалық әрекет арқылы соя ақуызынан жасалған сұйық ақуыздық концентрат сумен араластырылып, пропорционаторда немесе аэрациялық саптамада еркін ағып жатқан ауа көпіршіктерін құрады. Оның кеңею қасиеттері мен пайдаланудың қарапайымдығы оны танымал етті. Ақуызды көбік кейбір жанғыш сұйықтықтармен оңай ластануы мүмкін, сондықтан көбікті жанғыш сұйықтықтың үстіне ғана қолдану үшін сақ болу керек. Ақуызды көбік өртті жылдам сөндірмейді, бірақ өрттен кейінгі қауіпсіздік үшін тиімді. 1950 жылдардың басында Герберт Эйснер Англиядағы Тау-кендердегі қауіпсіздік зерттеулер институтында (қазіргі Денсаулық және қауіпсіздік зертханасы) көмір шахталарындағы өрттермен күресу үшін жоғары кеңеюші көбікті ойлап тапты. Пенсильванияның кен инженері Уилл Б. Джеймисон 1952 жылы ұсынылған көбік туралы оқып, идея туралы қосымша ақпарат сұрады. Ол АҚШ Тау-кендер бюросымен бірлесіп жұмыс істеді, қолайлы қоспа табылғанға дейін 400 формуланы сынады. 1964 жылы Уолтер Кидде & Компания (қазіргі Кидде) жоғары кеңеюші көбік үшін патенттерді сатып алды. 1960 жылдары National Foam, Inc. компаниясы фторпротеин көбігін әзірледі. Оның белсенді құралы – фторлы беттік белсенді зат, ол ластануды болдырмау үшін майды тебу қасиетін қамтамасыз етеді. Жалпы алғанда, ол ақуызды көбіктен жақсы, себебі оның ұзаққа созылуы құтқару үшін кіру қажет болған кезде қауіпсіздікті арттырады. Фторпротеин көбігі тез өртті сөндіреді және оны ақуызды көбікті жоятын құрғақ химиялық заттармен бірге қолдануға болады. 1960 жылдардың ортасында АҚШ Әскери-теңіз күштері сулы пленка құрайтын көбікті (AFFF) жасады. Бұл синтетикалық көбіктің тұтқырлығы төмен және көмірсутекті отынның көп бөлігімен тез таралады. Көбіктің астында су қаптамасы пайда болады, ол сұйық отынды салқындатып, тұтанғыш будың пайда болуын тоқтатады. Бұл апаттан құтқару өрт сөндіруде маңызды фактор болып табылады. 1970 жылдардың басында National Foam, Inc. алкогольге төзімді AFFF технологиясын ойлап тапты. AR AFFF – көмірсутекті және полярлы еріткіш материалдарға арналған синтетикалық көбік. Полярлы еріткіштер – дәстүрлі өрт сөндіру көбігін жоятын жанғыш сұйықтықтар. Бұл еріткіштер көбіктегі суды шығарып, көбік қабатын бұзады. Сондықтан, мұндай отындарға спиртке немесе полярлы еріткішке төзімді көбік қажет. Алкогольге төзімді көбікті бетке секіріп, сұйықтықтың үстінен ағып, мембранасын қалыптастыруға рұқсат ету керек, стандартты AFFF-ты тікелей отқа бүркіп тастауға болады. 1993 жылы Pyrocool Technologies Inc. компаниясы A, B, D кластарындағы, сондай-ақ қысымдағы және 3 өлшемді оттарда, көмірсутекті отын және алкоголь мен этанол сияқты полярлы еріткіштерге тиімді келетін суреттеуші агентке патенттік құқықтарды алды. Суреттеуші агент Pyrocool деген атпен сатылады. Pyrocool Technologies Inc. 1998 жылы USEPA-ның «Президенттік жасыл химия» сыйлығына ие болды. 1998 жылы USEPA әкімшісі Кэрол Браунер Pyrocool-ды «Үшінші мыңжылдық технологиясы: қоршаған ортаға жауапты өрт сөндіру және салқындату агентін әзірлеу және коммерциялық енгізу» деп сипаттады. Өндіруші Baum's Castorine компаниясымен болған дау нәтижесінде, Baum's осы формуланы Novacool UEF деген атпен қайтадан таңбалады және 2008 жылдан бері осы өнімді осы атпен сатуда. 2002 жылы BIOEX, француз өрт сөндіру көбігін өндіруші, қоршаған ортаға қауіпсіз көбіктердегі пионер, ECOPOL деген алғашқы фторсыз көбікті нарыққа шығарды. Көбік концентраттары B кластағы көмірсутекті және полярлы еріткіш оттарға, сондай-ақ A кластағы оттарға өте тиімді. Олардың қоршаған ортаға қатысты міндеті – жаңа буынның жасыл өнімдерін таңдауға клиенттерін көндіру, олар 100% фторсыз және тиімді екенін дәлелдеу. 2010 жылы Orchidee International (Франция) ең тиімді фторсыз көбік – FFHPF-ті әзірледі. Көбіктің ыдырауы 97% құрайды және қазіргі уақытта Orchidee International компаниясы BluFoam деген бренд атымен сатуда. Көбік көмірсутекті және полярлы еріткіш оттарда 3% мөлшерде қолданылады.

Қоршаған орта және денсаулық мәселелері

Зерттеулер PFOS тұрақты, биоаккумулятивті және уытты ластаушы зат екенін көрсетті. Ол 2009 жылдың мамырында тұрақты органикалық ластаушылар туралы Стокгольм конвенциясының B қосымшасына енгізілді. АҚШ, Канада, Еуропалық Одақ, Австралия және Жапонияда PFOS негізіндегі өнімдерді, соның ішінде өрт сөндіру көбіктерін жаңадан өндіруге тыйым салынған. 3M компаниясы 2002 жылы уыттылығына байланысты алаңдаушылық туындағандықтан PFOS өндірісін тоқтатты. 2015 жылы жарияланған бір зерттеуде өрт сөндірушілердің қан ағынында фторлы беткі белсенді заттардың болу ықтималдығы жоғары екені анықталды. 2016 жылы АҚШ Әскери-әуе күштері Колорадодағы Питерсон әуе базасының төменгі ағысындағы тұрғындар үшін су тазарту жүйесіне 4,3 миллион доллар жұмсады. АҚШ-та АФФФ су қоймалары арқылы жер үсті суларына төгуді АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) және Қорғаныс министрлігі Таза су туралы заңға сәйкес реттейді. Австралияда 2015 жылы Жаңа Оңтүстік Уэльс штатының қоршаған ортаны қорғау басқармасы RAAF Williamtown базасының маңында су көзінің ластануына байланысты халыққа қауіпсіздік туралы ескерту жасады. Су бетіндегі, жер асты сулары мен балықтарда 2008 жылы оқу-жаттығу протоколына өзгерістер енгізілгенге дейін жергілікті Австралия Корольдік әуе күштері базасы шығарған өрт сөндіру көбіктерінен химиялық заттардың бар екені анықталды. Жергілікті тұрғындарға ластанған суға түсетін жануарлар мен жануарлар дүниесінің жұмыртқаларын және теңіз өнімдерін жемеуге кеңес берілді. Бұл ақпарат 2016 жылдың қазан айының басына дейін Фуллертон шығанағының суларында балық аулауға тыйым салуға әкелді. 2017 жылы Австралия Қорғаныс министрлігі Уильямтаун және Армиялық авиациялық орталық Окейдегі ластанудан зардап шеккендер тарапынан ұсынылған екі топтық сотқа қатысты іс қарады. Көптеген әуежайлар мен өрт сөндіру қызметтерімен қатар Қорғаныс министрлігі Австралиядағы 18 әскери нысандағы ықтимал ластануды тергеп жатыр. Уильямтаунда өсімдіктер, тауықтар мен жұмыртқалардағы ластанудың қалдықтары мен сіңуін зерттеу жүргізілуде. 2017 жылдың желтоқсанында Жаңа Зеландияның қоршаған орта министрі екі Жаңа Зеландия Корольдік әуе күштері базасындағы жер асты суларында PFOS және PFOA деңгейінің қалыпты деңгейден жоғары екенін мәлімдеді, бұл заттарды қамтитын өрт сөндіру көбігін бұрын қолданудың салдары деп есептеледі. Әуе базасына жақын тұратын тұрғындарға толыққанды сынақтар жүргізілгенге дейін бөтелкедегі су ішу ұсынылды. 2020 жылы АҚШ-тағы мемлекеттік органдар өрт сөндіру көбігін өртеу немесе полигонға тастау арқылы жоюды жоспарлап отыр. АҚШ көбігінің көп бөлігі осылай жойылады. AFFF-ті өртеудің денсаулыққа тигізетін әлеуетті қаупін EPA және мемлекеттік органдар әлі де зерттеп жатыр.